Domanda:
Perché l'aria non viene risucchiata dalla Terra?
Weidong Tong
2017-01-26 10:01:49 UTC
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La gente diceva che al di fuori della Terra c'è un vuoto.Ma l'aria non viene risucchiata dalla superficie terrestre.Alcuni hanno detto che è dovuto alla gravità e alcuni hanno detto che la velocità delle molecole d'aria non è abbastanza alta per sfuggire.Sappiamo che il vuoto aspira aria come il tuo aspirapolvere e non ha nulla a che fare con la gravità.Se lo spazio esterno è davvero un vuoto, cosa impedisce all'aria di fuoriuscire dalla terra?

La Terra risucchia più forte.
"* Sappiamo che il vuoto aspira aria come il tuo aspirapolvere e non ha nulla a che fare con la gravità. *" Ha tutto a che fare con la gravità.L'aspirapolvere funziona a causa della pressione e noi abbiamo pressione sulla Terra perché le molecole atmosferiche sono attratte gravitazionalmente dalla Terra.
L'aspirapolvere non fa schifo.Non fa niente.
Correlati: [Perché l'idrogeno gassoso non esiste nell'atmosfera terrestre?] (Http://physics.stackexchange.com/q/302555/44080)
Vedi anche: [Fuga atmosferica] (https://en.wikipedia.org/wiki/Atmospheric_escape)
Perché il mare non viene risucchiato nell'aria?Densità e gravità.
Il vuoto non fa schifo, l'aria spinge.Spinge perché ha una pressione più alta e l'aria della Terra è a una pressione relativamente alta perché la gravità fa schifo.
Perché lo spazio interstellare non risucchia tutte le stelle dalla galassia?
È come dire perché non veniamo risucchiati nello spazio?È perché la gravità terrestre esercita su di noi una pressione maggiore rispetto al vuoto esterno.
@masterwarrior123 * forza *, non * pressione *.
Perché la mega cameriera non è ancora arrivata?
Nove risposte:
#1
+133
Martin Beckett
2017-01-26 10:12:38 UTC
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L'aspirapolvere non aspira aria.Nel vuoto è l'altra aria che la spinge nello spazio vuoto.L'aria come qualsiasi altro gas si espanderà per riempire il volume.

Quindi ti aspetteresti che l'atmosfera si espandesse per riempire il resto dell'universo e, senza che la gravità la trattenga sulla Terra, andrebbe bene.

Modifica: sì, l'aria viene continuamente persa.Le molecole nell'atmosfera si muovono a una gamma di velocità, alcune di quelle molto più veloci si muoveranno abbastanza velocemente da avere abbastanza energia per superare la gravità e fuggire.Ciò è particolarmente vero per gli elementi più leggeri, ad es.Elio, che si muove velocemente e sente meno l'effetto della gravità.

* "ti aspetteresti che l'atmosfera si diffonda per riempire il resto dell'universo" * Me lo chiedo.A seconda della quantità di gas, potrebbero superare le forze termodinamiche / cinetiche e formare un pianeta gassoso o una stella.Immagino che il mio punto sia che non tutti i gas si espandono all'infinito.
L'elio sente davvero meno l'effetto della gravità?Non tutti gli oggetti subiscono una forza proporzionale alla loro massa?
C'è stata una domanda recente su [fuga atmosferica] (http://physics.stackexchange.com/questions/302555/why-doesnt-hydrogen-gas-exist-in-earths-atmosphere/302560?noredirect=1#comment680104_302560) perquelli che sono interessati.
@jwg Relativamente alla loro massa, la gravità è la stessa per tutte le molecole, ma l'energia cinetica termica è maggiore per le molecole più leggere (come l'elio) rispetto alla loro massa.Se invece la vedi per molecola, le energie cinetiche sono le stesse, ma la gravità è più debole per le piccole molecole.
@luk32 Immagino che dovrebbe essere "senza gravità che lo tiene sulla terra, o l'uno sull'altro, lo farebbe".Senza gravità, alla fine, la tua nuvola di gas si diffonderebbe in tutto l'universo.
Natecat e Jkel, hai ragione.Non ho letto abbastanza attentamente.Porgo le mie scuse.
Ovviamente, le particelle nell'alta atmosfera spesso vengono ionizzate e una volta che sperimentano la forza elettromagnetica, la gravità diventa significativamente meno importante.Il fatto che la Terra abbia un campo magnetico intrinseco è la ragione principale per cui la Terra conserva la sua atmosfera senza di essa, la gravità non potrebbe impedire al vento solare di strappare la nostra atmosfera (ci vorrebbe molto tempo ma alla fine se ne andrebbe).
#2
+62
Luaan
2017-01-26 19:51:36 UTC
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"Alcuni hanno detto X, altri Y" - nel tuo caso, X e Y sono la stessa cosa. La gravità è ciò che ti dà la velocità di fuga: senza gravità, tutte le velocità sarebbero velocità di fuga. L'atmosfera non se ne va, poiché una certa proporzione delle molecole d'aria ottiene sempre una velocità sufficiente. Tuttavia, la velocità media delle molecole d'aria è molto inferiore alla velocità di fuga, quindi è un evento relativamente raro: perdiamo circa 3 kg di atmosfera ogni secondo. Sembra molto, ma c'è molta aria nell'atmosfera, quindi durerebbe circa un miliardo di anni se il tasso di perdita rimanesse costante.

In realtà, l'atmosfera è durata molto più a lungo e durerà un bel po ', perché in realtà si sta reintegrando nel tempo. La parte più stabile della nostra atmosfera è l'azoto, perché non si perde facilmente (ha molta massa e la molecola è molto stabile); la maggior perdita che otteniamo è dall'idrogeno, che viene continuamente reintegrato principalmente dal vapore acqueo. L'erosione e l'attività vulcanica rilasciano enormi quantità di anidride carbonica, che viene elaborata dalla vita fotosintetica per produrre ossigeno, e per lo più catturata e restituita per un altro round come vari calcari e silicati.

In questo momento, la perdita atmosferica è abbastanza vicina a un equilibrio: la quantità di nuova atmosfera creata è abbastanza vicina alla perdita atmosferica. L'equilibrio è abbastanza stabile: non si ottiene un ciclo di feedback positivo in cui una maggiore perdita atmosferica porta a una perdita atmosferica ancora maggiore, in realtà è l'opposto.

Infine, non c'è suzione. Non è possibile aspirare un volume d'aria: ciò che effettivamente accade è che l'aria ambiente ha una pressione maggiore, quindi si sposta nel volume a bassa pressione. Non esiste una forza reale, solo statistiche: per un volume di particelle in movimento casuale ("gas ideale"), è più probabile che una molecola si sposti dall'area di alta pressione all'area di bassa pressione piuttosto che viceversa. Nel tempo, questo equalizza più o meno la pressione nei due volumi: questo è il punto in cui spostarsi da A a B è altrettanto probabile che spostarsi da B ad A.

Ma anche allora, vedi che l'aria si diffonderebbe semplicemente per riempire l'intero universo allo stesso modo, senza risucchiare. È qui che entra in gioco la gravità: il movimento delle singole molecole d'aria non è più del tutto casuale, poiché vengono tirate verso il centro del pianeta. Se una molecola d'aria finisce su una traiettoria lontana dalla Terra, verrebbe girata finché non punta di nuovo alla Terra (proprio come una palla torna sulla Terra quando la lanci). Ed è qui che entra in gioco la velocità di fuga - questa è la velocità in cui l'attrazione della Terra non è abbastanza forte da far girare l'oggetto. La molecola viene ancora continuamente accelerata verso la Terra, ma la forza di gravità (e quindi l'accelerazione) diminuisce più velocemente della velocità della molecola: la molecola "è sfuggita" al pozzo gravitazionale.

Bella risposta.grazie per una discussione tanto necessaria sul processo di equilibrio.
Quindi è la gravità, come ha detto Newton nella sua equazione universale.L'aria ruota insieme alla terra mentre viaggia nello spazio 10 ^ [- 11] Pa.
@WeidongTong Non sono sicuro di quando esattamente la gravità terrestre smetta di essere importante (e cose come il vento solare prendono il sopravvento), ma sì, questa è l'idea di base.Ovviamente c'è molta semplificazione, poiché l'atmosfera non si comporta esattamente come un gas ideale, ma non è * troppo * importante per i nostri scopi.
Perdiamo "3 kg di atmosfera ogni secondo", ma la "perdita è molto vicina all'equilibrio".Quindi la Terra si sta restringendo di 3Kg al secondo?
Guadagniamo anche un paio di chilogrammi di polvere spaziale ogni secondo.Non sono sicuro se conosciamo quel numero abbastanza precisamente da sapere se la Terra si restringe o meno.
@AShelly È davvero un numero minuscolo, appena misurabile.Non ho idea del tipo di accuratezza che ci sia con quei numeri e, come ha osservato Thomas, otteniamo anche nuovo materiale dagli impattatori.Ma sì, la massa della Terra sta cambiando in qualche modo.
#3
+10
BLAZE
2017-01-26 12:00:04 UTC
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Cerca di evitare di usare la parola "succhiare" qui perché non ha senso. L'aria si sposterà sempre da una regione di alta pressione a una regione di bassa pressione. Proprio come tutto il resto in natura; cerca di equilibrarsi.

La gente diceva che al di fuori della Terra è un vuoto

Beh, hanno tutti torto, non esiste un vuoto perfetto. Forse questo è un po 'pedante ma penso che sia meglio dire che fuori dalla terra la pressione è very, molto bassa (o "quasi un vuoto").

Ma l'aria non viene risucchiata dalla superficie terrestre.

Sì, ma solo una quantità assolutamente minuscola di molecole in movimento molto rapido è in grado di superare la forza gravitazionale che agisce su di loro dalla terra e fuggirà nello spazio. I ricercatori hanno scoperto che l'ossigeno si scarica (molto) lentamente dall'atmosfera terrestre.

Ecco alcune immagini utili dal link che ho fornito:

Molecule evaporation

enter image description here

Alcuni hanno detto che è dovuto alla gravità e altri alla velocità dell'aria le molecole non sono abbastanza alte per sfuggire.

Quelle che dicevano che era dovuto alla gravità sono corrette. Gli altri sono sbagliati per i motivi che ho menzionato sopra.


MODIFICA:

I commenti sotto questa risposta hanno identificato un buon punto in quanto l'ultima citazione entrambi gli argomenti sono gli stessi. Ora riconosco che queste affermazioni sono molto simili e potrebbero essere interpretate come la stessa cosa. Ma resto ancora su ciò che ho scritto originariamente.

Se la seconda parte della citazione avesse detto "la velocità di all delle molecole d'aria non è abbastanza alta da sfuggire". Quindi sarei d'accordo con i commenti e rivedrei la mia risposta.

Le due affermazioni non sono effettivamente la stessa cosa?"la velocità non è abbastanza alta" significa solo che la velocità non è abbastanza alta per contrastare la gravità.
@Barmar Sì (dopo averlo esaminato attentamente) le affermazioni sono quasi le stesse.Il motivo per cui ho detto che "gli altri hanno torto" è semplicemente perché alcune delle molecole d'aria sfuggono.Mi è solo sembrato che quelli che dicevano "la velocità delle molecole d'aria non sono abbastanza elevate per scappare" pensavano che letteralmente __ nessuna__ delle molecole avesse quello che serve per scappare.Questa era solo la mia interpretazione.Buon punto però, grazie.
Ma per quelli che restano, i due motivi sono gli stessi.
@Barmar d'accordo, ma non ho scritto la domanda;quindi non saprei se era quello che avevano in mente.
Quindi stavo usando un aspirapolvere per negozio per provare a pulire i pannelli solari sulla ISS e non ha funzionato.Dove lascio una recensione negativa?
@Chris Impossibile rispondere perché non capisco la domanda.Cos'è ISS, recensione negativa?Richiesta di chiarimenti.Grazie.
Lo spazio intorno alla terra è un vuoto molto più alto che in un aspirapolvere.Immagino che si qualifichi per questa parola, anche se non è un "vuoto assoluto".
@BLAZE, Re "niente come un vuoto perfetto", sul serio in tutto l'universo?
In qualche modo questa immagine non sembra corretta.L'acqua in forma gassosa è vapore acqueo, * non idrogeno * e questa molecola è abbastanza pesante da essere trattenuta, quindi perché la perdita di idrogeno dovrebbe seccare la Terra?!E no, non solo perdiamo acqua, ma la guadagniamo anche all'ingresso delle comete.E lo spazio non è un vuoto perfetto: mostrami un apparato sulla Terra che è in grado di produrre meno di 10.000 volte la pressione dello spazio interplanetario.
#4
+6
Lelouch
2017-01-26 10:18:40 UTC
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L'atmosfera si diffonde dolcemente nello spazio esterno, non essendoci confini rigidi.L'esempio che hai fornito con un aspirapolvere non è lo stesso di un aspirapolvere nello spazio.Considera la terra e la sua atmosfera come un sistema $ S $.L'aspirapolvere non rimuove l'aria da $ S $ ma la ridistribuisce semplicemente.Il campo gravitazionale della terra lega le molecole entro una certa distanza media dalla sua superficie.Per rimuovere le particelle da questa superficie, è necessario lavorare per fornire alle molecole energia cinetica sufficiente per sfuggire all'attrazione gravitazionale della terra.Il semplice vuoto non è una fonte di energia.D'altra parte, i raggi cosmici inonizzano gli strati esterni della nostra atmosfera e spesso consentono ad alcuni ioni gassosi di diffondersi oltre l'altezza atmosferica stimata.

#5
+4
Marty Green
2017-01-27 03:01:37 UTC
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C'è un altro aspetto di questo calcolo che non ho ancora visto, quindi lo posterò qui: il recupero della materia interstellare mediante l'azione della terra che attraversa lo spazio e raccoglie materiale mentre procede.Una cifra per la densità della materia interstellare è 1 atomo (idrogeno) per cm ^ 3.Moltiplicando questo per la velocità orbitale della terra (30 km / sec) e l'area della sezione trasversale del pianeta, ottengo una massa molto vicina agli stessi 3 kg / sec che Luann ha citato nella sua risposta molto approfondita come quantitàdei gas atmosferici che normalmente fuoriescono per semplice diffusione nel vuoto.Molto di ciò che perdiamo può essere recuperato semplicemente recuperandolo dallo spazio "vuoto".

#6
+3
Anthony X
2017-01-30 07:52:07 UTC
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Aspirapolvere

A rigor di termini, gli aspirapolvere non fanno schifo, soffiano. In altre parole, la ventola spinge l'aria a valle attraverso e alla fine fuori dal dispositivo. L'aria spostata si traduce in una regione di pressione inferiore a monte del ventilatore (inferiore a quella ambiente). Questo crea uno squilibrio di forze sull'aria a monte del ventilatore; questo squilibrio fa sì che l'aria si muova attraverso l'ingresso nella macchina. Per quel che vale, la regione di bassa pressione in un aspirapolvere in funzione è lontana da quello che potrebbe essere ragionevolmente definito un vuoto (forse uno o due PSI al di sotto della temperatura ambiente).

Escaping Earth

Affinché qualsiasi cosa lasci la Terra e non ritorni mai più, che si tratti di un veicolo spaziale, una particella di polvere o una molecola, deve viaggiare a una velocità di fuga o superiore - circa 11 km / sec sulla superficie terrestre, solo un po ' meno sulla linea di Karman (l'altitudine considerata come il bordo dello spazio). Se è più lento, l'oggetto seguirà una traiettoria orbitale intorno o indietro verso la Terra.

Gas

Il gas è un insieme di molecole che si muovono nello spazio, entrando in collisione con oggetti o altre molecole. Le singole molecole in un campione di gas avranno velocità differenti, secondo una distribuzione statistica; la velocità media (energia cinetica, in realtà) è descritta dal parametro che chiamiamo temperatura.

Happens tutto il tempo

È possibile che una molecola di gas acquisisca, ad esempio da una collisione, velocità di fuga e, se quella molecola si trovava abbastanza in alto nell'atmosfera da non urtare nient'altro, può lasciare la Terra in modo permanente. Succede sempre, ma non a un ritmo abbastanza alto da essere significativo. A meno che le molecole non siano molto leggere come l'idrogeno o l'elio. È perché sono leggeri che possono essere accelerati più facilmente per sfuggire alla velocità in condizioni in cui altre molecole come l'azoto e l'ossigeno non possono.

#7
+2
user115350
2017-01-28 01:29:36 UTC
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Esiste un equilibrio tra la forza di gravità e la velocità di fuga.Quando la velocità di fuga è molto alta, la forza di gravità non può trattenere la particella e la perderemo.La gravità dipende dalla massa del pianeta ma la velocità di fuga dipende dalla temperatura.Se c'è gas su Venere (una volta ce l'aveva?), La temperatura è così alta che il gas ha un'elevata velocità di fuga e continuerà a perdere gas fino a quando nessuno.Per il pianeta che è lontano dal sole (Marte?), La forza di gravità può vincere la battaglia per cui l'aria può essere molto vicina alla superficie del suolo.Se ci fossero animali vivi, dovrebbero strisciare sul pavimento perché la temperatura non è sufficiente per far muovere l'aria più in alto.

#8
+1
jrrk
2017-01-26 15:03:07 UTC
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Sì.Il vento solare costituito da particelle energetiche cariche andrà a sbattere contro le molecole di ossigeno / azoto e in alcuni casi le accelererà per sfuggire alla velocità.Fortunatamente il campo magnetico terrestre devia la maggior parte di queste particelle cariche dalla parte spessa della nostra atmosfera.In assenza del vento solare, l'azoto e l'ossigeno hanno energia insufficiente a temperature normali per raggiungere la velocità di fuga.Tuttavia l'idrogeno e l'elio sfuggono alla nostra atmosfera rapidamente e facilmente.Il nuovo elio entra costantemente nell'atmosfera come sottoprodotto della radioattività (la radiazione alfa della radioattività è un nucleo di elio che ha solo bisogno di raccogliere un elettrone prontamente disponibile per formare gas elio).

La tua risposta non spiega la domanda dell'autore.L'autore ha chiesto perché il vuoto dello spazio non risucchia l'aria dalla terra mentre la tua risposta spiega come i venti solari abbattono gli atomi nella parte superiore dell'atmosfera.
#9
+1
Juan Luis Gómez González
2017-01-27 17:54:54 UTC
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Ti manca l'attrazione gravitazionale.Mantiene tutto l'insieme atmosferico legato alla terra, poiché agisce su ogni molecola.È interessante notare che sopra l'altitudine alla quale le molecole non interagiscono all'interno di se stesse a distanze maggiori di quella che viene chiamata "altezza della scala atmosferica", esiste una stima teorica delle particelle neutre che escono dall'atmosferacalcolare la proporzione di una data specie con velocità maggiori della velocità di fuga.Questa distribuzione è nota come "Jeans Escape".

Si ritiene che alcuni corpi rocciosi del nostro sistema solare abbiano perso la maggior parte della loro atmosfera a causa della fuoriuscita dell'atmosfera come su Marte, che ha un'attrazione gravitazionale più lieve.Tuttavia la teoria a riguardo dipende fortemente dalle interazioni con la struttura interna del pianeta e non è così semplice.



Questa domanda e risposta è stata tradotta automaticamente dalla lingua inglese. Il contenuto originale è disponibile su stackexchange, che ringraziamo per la licenza cc by-sa 3.0 con cui è distribuito.
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